张晓杰 赵国炜
南水北调中线干线工程建设管理局北京分局惠南庄管理处，北京102408
摘要：南水北调中线惠南庄泵站机组主轴密封供水系统是泵站主机组的重要组成部分，结合工程运行实际，阐述水质对主轴密封供水的影响，探索优化升级的措施。
关键词：南水北调；泵站；主轴密封；供水系统；优化升级
1 引言
惠南庄泵站位于北京市房山区大石窝镇惠南庄村东，泵站上游与北拒马河暗渠相接，下游与PCCP管道相连，是南水北调中线工程总干渠上唯一的一座大型加压泵站，是北京段实现小流量自流、大流量加压输水的关键控制性建筑物，也是南水北调中线工程的标志性建筑物。泵站设计流量60m3/s，共安装8台卧式单级双吸离心泵，6工2备，配套电动机单机功率7300kW,总装机容量58.4MW，采用ABB公司ACS6000交流变频调速系统，通过变频调速控制电机转速，控制输水流量。
2 惠南庄泵站机组主轴密封供水系统概况及故障现象分析
惠南庄泵站机组主轴密封供水最初设计从主水泵出水管取水，经过精密滤器过滤后给主轴密封供水。机组试运行以来，由于水体里泥沙和藻类过多的原因，主轴密封精密过滤器堵塞严重，需频繁拆卸清洗以保证泵站机组正常运转。泵站正式运行后，惠南庄管理处将机组主轴密封供水调整为从泵站机组技术供水管取水。泵站机组技术供水系统是从前池取水，采用水泵加压集中供水方式，经两道自动滤水器过滤后，再分别给各电动机、稀油站的冷却系统供水。机组主轴密封供水调整后，水体情况满足运行要求，不在需要频繁拆卸精密过滤器进行冲洗，机组主轴密封供水简图如下：
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图1 自动滤水器滤网堵塞状况
惠南庄泵站从加压供水运行后，前几年技术供水系统的自动滤水器没有发生严重堵塞现象，根据运行管理人员多年的观察，前几年水中藻类以球状藻为主，滤水器能将球状藻等自动反冲洗掉，而对本次堵塞的藻类取样分析，为丝状的刚毛藻。现状的滤水器滤网为栅条型式，丝状物对栅条形成了缠绕，自动反冲洗时无法将其冲掉，形成了堵塞。
2018 年 5 月管理处将自动滤水器更换为电动旋转刷式自动滤水器，过滤器网内安装一套不锈钢刷子，可将附着在滤网上的污物清理下来，自动排出。
更换自动滤水器后在 2018 年、2019 年的泵站供水运行中，暂时解决了当前的自动滤水器堵塞的问题，机组技术供水系统、机组主轴密封供水系统运行正常。但南水北调来水水质及气温变化对藻类的影响，均存在不确定性，对泵站的运行仍存在着安全隐患。
主轴密封技术供水系统是保障泵站加压供水正常稳定运行的关键辅助系统，主轴密封供水系统一旦出现问题，水泵机组将无法正常运行。因此，对主轴密封技术供水系统存在的安全隐患应尽快解决。
3 惠南庄泵站机组主轴密封供水系统的优化升级
根据南水北调中线惠南庄泵站机组技术供水系统改进工程设计方案，计划后期将机组技术供水系统改造为封闭循环冷却形式。由于水泵主轴密封的排水无法用管路直接收集，与机组技术供水难以形成闭环，无法与以后实施的机组技术供水封闭循环冷却方案相结合，主轴密封技术供水系统需独立设置。
可采用的方案有以下两种：
方案一：水处理方案
原水进水取自泵站前池，为南水北调中线来水。处理工艺流程：原水→混合→絮凝、沉淀→过滤→出水→降温。根据已有指标分析，采用常规处理可以满足出水水质要求，但还需重点应对冬季低温低浊、夏季高藻的问题。
该方案投资高、占地面积大、运行管理复杂。
方案二：采用自来水供水方案
现状泵站内有生活供水和水源热泵补水管的自来水供水管，从其接入，供水至水箱，经变频供水设备加压后，为机组主轴密封供水。由于主轴密封的供水量很小，对其他用水基本不形成影响。
该方案具有接入方便、投资少、便于利用现有空间等优点。
根据现场勘查，采用方案二较为合适。目前在主厂房 B1层（检修平台下方）为空置房间，且该房间有水源热泵补水管，接入方便，水箱和变频供水机组均可安装于该房间内。
优化升级的主要内容包括：
（1）更改原主轴密封供水取水水源，改用自来水供水。
（2）加装两套供水水箱。
（3）加装一套变频稳压供水装置。
（4）加装自来水自动过滤装置。
（5）增加主轴密封供水主管及支管至主厂房 B3 层与现有主轴密封供水管路连接。
（6）为变频稳压供水机组等供电。
（7）将变频稳压供水系统接入泵站监控系统连接，并进行自动化监控。
优化升级后机组主轴密封供水简图如下：
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为了实现惠南庄泵站自动化监控系统对优化升级的主轴密封供水系统的集中监控，优化升级的主轴密封供水系统 PLC 装置通过总线连接方式就近接入泵站现有渗漏排水系统 LCU，即优化升级的主轴密封供水系统通过接收上位机的启停控制命令及相关供水目标控制指令，由系统自行闭环控制输出供水，同时反馈至上位机设备运行状态。
5 结束语
惠南庄泵站是亚洲最大的大型水泵站之一，通过对机组主轴密封供水系统的优化升级，避免了因水质影响导致的泵站机组停机，提高了泵站运行的稳定性和可靠性，降低了中断对首都北京供水的可能性。从目前的运行情况来看，其稳定性和可靠性已得到了很好的验证，保证了南水北调中线工程安全稳定的输水调度工作。